DE3529394C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Werkstoff­ prüfung von Bauteilen, mit einer unterseitigen höhenverstell­ baren Bauteilehalterung zur Aufnahme und Ausrichtung eines zu prüfenden Bauteils und einem an einem seitlichen Verti­ kalständer oberseitig befestigten Konsolen-Prüfkopf, der in Vertialrichtung nach unten zur Bauteilehalterung hin mit dosierter Prüfkraft zwecks Prüfung des eingespannten Bauteiles bewegbar ist.

Eine solche Vorrichtung ist aus der US-PS 40 36 048 bekannt. Bei dieser vorbekannten Vorrichtung ist mittig auf dem oberen Ende des Vertikalständers ein gelenkig abgestützter horizontaler Träger als Übertragungsglied gelagert. Dieser überträgt die Kraft eines hydraulischen Hebers zwischen einer horizontalen Grundplatte und einem Ende des Trägers auf den Konsolen-Prüfkopf zwischen dem anderen Ende des Trägers. Dieser großvolumige Aufbau hat den Nachteil, daß Innenflächen an komplizierten Prüfkörpern wie Ringen oder Hohlkörpern nicht prüfbar sind, da die Kraft an der Unterseite des Über­ tragungsgliedes eingeleitet wird und der Konsolen-Prüfkopf zwischen Übertragungsglied und Prüfkörpern liegt.

Aus der DE-OS 30 00 984 ist eine weitere Vorrichtung bekannt, die für Mikrohärteprüfungen im Rasterelektronenmikroskop einen elastischen Arm als Übertragungsglied offenbart. Auch hier wird die Kraft nachteilig über die Unterseite des elastischen Übertragungsarms auf den Prüfkörper übertragen, was einen großen Bauabstand zwischen Grundplatte und Über­ tragungsglied verursacht. Ein weiterer Nachteil dieser Vor­ richtung besteht darin, daß der zu messende Prüfeindruck nicht auf der Innenseite oder im Hohlraum eines Prüfkörpers liegen darf, da die notwendige vertikale freie Sicht des Rasterelektronenmikroskops von derartigen Prüfkörpern ver­ sperrt wird. Darüber hinaus bedingt das elastische Über­ tragungsglied eine nachteilige Begrenzung beim Messen und Aufbringen von Prüfkräften.

Bei der Shore-Härteprüfung wird die Prüfkraft auf eine Kugel mit definiertem Durchmesser, wie sie in DD-1 17 741 offenbart wird in den Prüfkörper gedrückt. Auch die Bauart des dort offenbarten Härtemeßgerätes verhindert das Prüfen von kompli­ zierten Bauteilen bei sonst gleichen Prüfbedingungen.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung einer Vorrichtung zur Prüfung von Bauteilen der eingangs genannten Art, die bei besonders einfachem Aufbau die Prüfung von komplizierten Bauteilen gestattet, die sowohl ver­ gleichsweise klein, als auch sehr groß sein können.

Gelöst wird die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe dadurch, daß der Prüfkopf gegen im wesentlichen die Ober­ seite eines horizontalen seitlich um eine Horizontalachse schwenkbarer Übertragungsarm oder einer Übertragungsplatte in Eingriff bringbar ist, wobei das frei schwenkbare unter­ seitige Ende des Übertragungsarm bzw. der Übertragungs­ platte den eigentlichen Prüfkopf bildet, der gegen eine Oberfläche eines seitlich auf der Bauteilehalterung einge­ spannten Bauteils in einem dosierten Prüfkrafteingriff bring­ bar ist.

Bevorzugt ist der eigentliche Prüfkopf einschließtlich Übertragungsarm bzw. Übertragungsplatte mit Schwenkbe­ festigung als Zusatzteil auf einer Arbeitsplatte der Bau­ teilehalterung lösbar befestigbar und gegebenfalls gegen einen anderen eigentlichen Prüfkopf austauschbar.

Ein sehr präzise arbeitendes Prüfgerät sieht insbesondere vor, daß der Übertragungsarm bzw. die Übertragungsplatte seitliche Vertikalschwenkführungen besitzt.

Die erfindungsgemäße Werkstoffprüfvorrichtung eignet sich zweckmäßigerweise zur Prüfung der Shore-Härte, wobei der eigentliche Prüfkopf mit einer nach unten vorstehenden Prüfkugel ausgestattet ist.

Der oberseitige zentrale mit der Ständerkonsole befestigte Prüfkopf umfaßt eine an sich bekannte Prüfkraftanzeige und drückt im Betrieb mit seiner nach unten vorstehenden Prüf­ kugel etwa mittig gegen die Oberseite des Übertragungsarmes.

Der Übertragungsarm bzw. die Übertragungsplatte besitzt hierfür zumindest einen mit der Prüfkugel in Eingriff bringbaren Abschnitt aus einem stabilen oberflächengehär­ teten Material, das besonders verschleißfest ist.

Das Wesen der Erfindung besteht mithin darin, zu prüfende Bauteile aus der eigentlichen vertikalen Mitte der Prüf­ vorrichtung seitlich herauszurücken. Der erfindungsgemäße Übertragungsarm bzw. die erfindungsgemäße Übertragungs­ platte sorgt mit seinem bzw. ihrem freien nicht angelenk­ ten seitlichen Ende dafür, daß die Prüfkraft auch an verwinkelten Stellen eines zu prüfenden großen oder klei­ nen Bauteils wie beispielsweise an der Innenflächen von Hohl­ körpern oder Ringen angelegt werden kann.

Bei größeren Bauteiledurchmessern steht (bei zu prüfenden Innendurchmessern) oder hängt (bei zu prüfenden Außendurch­ messern) das Bauteil quasi neben der Prüfvorrichtung. Bei zu prüfenden Innendurchmessern stellt praktisch nur das Gewicht des Bauteiles ein oberes Licht dar, da durch ein­ seitige Belastung der Arbeitsplatte eine Verformung der Arbeitsspindel und damit eine Verfälschung des Meßergeb­ nisses denkbar sind. Bei zu prüfenden Außendurchmessern ist ebenfalls das Bauteilegewicht als Grenze anzusehen.

Bei kleinsten Durchmessern bis herab bis unter 25 mm steht das Bauteil ebenfalls seitlich zur Hauptachse der Prüfvor­ richtung.

Der Übertragungsarm bzw. die Übertragungsplatte wird den individuellen Bauteil- und Kräfteerfordernissen im prak­ tischen Betrieb angepaßt.

Geprüft werden kann mit der Vorrichtung nicht nur eine Spritzschicht eines Bauteils, sondern gegebenenfalls auch aufgespritzte Keramik, aufgespritzter oder aufgeklebter Kunststoff oder dergleichen, aufgeklebte oder aufgelötete Metallfilze und vieles andere mehr. Die erfindungsgemäße Prüfvorrichtung eignet sich grundsätzlich auch für Festig­ keits- und Bruchprüfungen. Auch können Bauteile selbst an z. B. nicht festigkeitsgefährdeten Stellen untersucht wer­ den.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungs­ beispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläu­ tert; es zeigt

Fig. 1 eine schematische Stirnansicht einer Vorrichtung zur Prüfung von Bauteilen,

Fig. 2 die Vorderansicht nach Fig. 1 in einer schematischen Seitenansicht,

Fig. 3 die Einzelheit B der Vorrichtung nach Fig. 1, und

Fig. 4 im wesentlichen die Einzelheit nach Fig. 3 bei einem großen zu prüfenden Bauteil.

Gemäß Zeichnung umfaßt die Vorrichtung 1 zur (Härte-) Prüfung von Bauteilen einen Vertikalständer 4, der gemäß Fig. 2 im wesentlichen U-förmig ausgebildet ist.

Der untere Schenkel des "U" bildet hierbei das eigentliche Sockelteil 16, das oberseitig eine zentrale vertikale Spin­ del 17 besitzt, mit deren Hilfe eine Arbeitsplatte 8 mit darauf befestigter Bauteilehalterung 2 in der Höhe ver­ stellt werden kann. Bei Verstellung der Spindel 17 dreht sich die Arbeitsplatte 8 nicht mit.

Der obere Horizontalschenkel des "U" des Vertikalständers 4 bildet eine Konsole 6, welche unterseitig einen Konsolen- Prüfkopf 7 besitzt, der zur Spindelachse ausgerichtet ist. Auch der Prüfkopf 7 kann in der Höhe, d. h. nach unten in Richtung Arbeitsplatte 8 verstellt werden.

Am oberen Ende der Konsole 6 ist eine Prüfkraftanzeige 15 vorgesehen, die im Betrieb die durch die Werkstoffprüf­ vorrichtung 1 aufgebrachte Prüfkraft optisch anzeigt.

Auf der Arbeitsplatte 8 ist ein im wesentlichen horizontal sich erstreckender Übertragungsarm 9 in etwa parallel zur Arbeitsplatte 8 befestigt, und zwar durch eine seitliche Schwenkbefestigung 11 mit horizontaler Schwenkachse 12, so daß das nicht angelenkte Horizontalende 13 des Über­ tragungsarms 9 eine Hoch-Tief-Bewegung in einem begrenz­ ten Schwenkbereich ausführen kann.

Das vorgenannte nichtangelenkte Ende 13 besitzt unter­ seitig eine Prüfkugel 14, die den eigentlichen Prüfkopf 10 der Vorrichtung 1 bildet. Die Prüfkugel 14 kann bei zehntraler oberseitiger Belastung des Übertragungsarms 9 durch den Konsolen-Prüfkopf 7 in den Oberflächenbelag eines zu prüfenden Bauteils 3 eindringen, um die Belag­ härte des Bauteils zu bestimmen. Das Bauteil 3 ist fest in der Bauteilehalterung 2 eingespannt.

Fig. 3 zeigt die Prüfvorrichtung 1 bei einem zu prüfenden Bauteil 3 vergleichsweise kleiner Abmessung, wobei ein Innendurchmesser eines Drehteils geprüft wird. Ersicht­ lich ist die Dicke f des Übertragungsarms 9 stabil, je­ doch in einer Weise schlank derart gewählt, daß das freie Ende 13 des Übertragungsarms 9 selbst in sehr kleine Innendurchmesser bis unter 25 mm bei Bauteilen seitlich eingeführt werden kann. Der Konsolen-Prüfkopf 7 greift hierbei zentral oberseitig am Übertragungsarm 9 ein, so daß dessen Angriffspunkt einen Abstand d von der Horizon­ talachse 12 der Schwenkbefestigung 11 besitzt, der gleich ist dem Abstand c des vorgenannten Angriffspunktes zum Angriffspunkt des eigentlichen Prüfkopfs 10 am zu prüfen­ den Bauteil 3. Dadurch ergeben sich vereinfachte Hebel­ verhältnisse. Es ist vorteilhaft, das Verhältnis der Maße c/d = 1 gemäß Fig. 3 zu wählen, da damit für die Prüfkraft­ anzeige 15 einfache Umrechnungsverhältnisse geschaffen wer­ den, für den Fall, daß bei Nachrüstung einer bestehenden Prüfvorrichtung die Anzeigenskala nicht geändert werden soll bzw. kann. Es ist jedoch im Prinzip jedes Verhält­ nis c/D ≠ 1 denkbar.

Selbstverständlich wird vorausgesetzt, daß die Bauteile­ halterung 2 jedem Bauteil angepaßt ist. Ebenso können die Maße e und f gemäß Fig. 3 den jeweiligen Bauteil- und Kräfteerfordernissen angepaßt werden.

Fig. 4 zeigt die Prüfvorrichtung 1 bei einem eingespann­ ten Bauteil 3 großer Abmessung bei Prüfung eines großen Innendurchmessers. In diesem Fall ist die eigentliche Prüfstelle seitlich so weit aus der Achse der Prüfvor­ richtung herausgerückt, daß das Bauteil 3 oben seitlich neben der Konsole 6 positioniert werden kann. Entsprechend können auch bei großen Bauteilen große Außendurchmesser ge­ prüft werden. Das Bauteil 3 "hängt" dann von der Bauteile­ halterung 2 nach unten.

Claims (7)

1. Vorrichtung zur Werkstoffprüfung von Bauteilen, mit einer unterseitigen höhenverstellbaren Bauteilehal­ terung zur Aufnahme und Ausrichtung eines zu prüfen­ den Bauteils und einem an einem seitlichen Vertikal­ ständer oberseitig befestigten Konsolen-Prüfkopf, der in Vertikalrichtung nach unten zur Bauteilehal­ terung hin mit dosierter Prüfkraft zwecks Prüfung des eingespann­ ten Bauteiles bewegbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Prüfkopf (7) gegen die Ober­ seite eines im wesentlichen horizontalen seitlich um eine Horizontalachse (12) schwenkbaren Übertragungs­ arms (9) oder einen Übertragungsplatte in Eingriff bringbar ist, wobei das freie schwenkbare unterseitige Ende (13) des Übertragungsarms (9) bzw. der Übertra­ gungsplatte den eigentlichen Prüfkopf (10) bildet, der gegen eine Oberfläche eines seitlich auf der Bauteile­ halterung (2) eingespannten Bauteils (3) in einen dosierten Prüfkrafteingriff bringbar ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der eigentliche Prüfkopf (10) einschließlich Übertragungsarm (9) bzw. Übertragungs­ platte mit Schwenkbefestigung (11) als Zusatzteil auf einer Arbeitsplatte (8) der Bauteilehalterung (2) lös­ bar befestigbar und gegebenenfalls gegen einen anderen eigentlichen Prüfkopf austauschbar ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Übertragungsarm (9) bzw. die Übertragungsplatte seitliche Vertikalschwenkführungen aufweist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der eigentliche Prüf­ kopf (10) für eine Shore-Härteprüfung mit einer nach unten vorstehenden Prüfkugel (14) vorgesehen ist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der oberseitige zen­ trale Konsolen-Prüfkopf (7) eine Prüfkraftanzeige (15) besitzt.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der zentrale Konsolen- Prüfkopf (7) oberseitig etwa mittig mit dem Übertragungs­ arm (9) bzw. der Übertragungsplatte in Eingriff bringbar ist.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichhnet, daß der Übertragungsarm (9) bzw. die Übertragungsplatte aus einem stabilen ober­ flächengehärteten Material gebildet ist.